深埋隧道超前应力释放参数影响性研究

采用卸压爆破超前应力释放能够快速、安全、有效地治理强烈岩爆。通过正交试验法计算爆破参数的协同作用,对结果进行极差分析和SPSS线性回归分析。分析结果表明,不耦合系数K对爆破卸压效果影响最大,炮眼直径D次之,然后是炮眼间距L,微差时间t影响最小;在极差分析中得到各个卸压爆破参数的适宜取值范围;在SPSS分析中,得到了炮孔壁质点振动速度和爆破卸压参数之间的线性回归方程。针对西藏某深埋隧道,对爆破最佳参数进行组合,制定隧道卸压爆破方案,并进行FLAC3D动力模拟分析计算。结果表明:卸压后应力大小和分布范围相对于卸压前已经大大缩减,应力集中区向岩体深部转移,证明了所研究炮孔参数的合理性和卸压爆破防治岩爆的有效性。     

卸压爆破下岩体损伤模拟研究

深部矿床应力集中区易诱导岩爆等地质灾害,利用卸压爆破法将应力集中区多余的能量释放,使整个能量体系达到动态平衡,实现高应力向深部岩体转移,围岩应力重新分布,继而达到防治岩爆的效果。为研究深部初始地应力场对卸压爆破效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件分别模拟3种开采深度条件下岩体卸压爆破过程。结果表明,开采深度由1 000 m增加到3 000 m 时,卸压爆破损伤范围变化较为显著,随初始地应力进一步加大,地应力对卸压爆破损伤抑制作用进一步加剧,导致爆炸应力波和爆生气体所形成的损伤区体积逐渐缩小,呈非单调变化;岩体卸压爆破损伤类型由拉伸破坏逐渐转向为剪切破坏,地应力对拉伸破坏起进一步抑制作用,对剪切破坏起到促进作用。结果对深部矿体卸压爆破设计具有理论指导意义。     

岩爆预测预报方法及防治技术

通过对平煤集团十二矿发生岩爆现象的统计分析、电磁辐射法预测预报岩爆危险性可行性、爆破卸压解危措施效果等多方面的研究,提出岩爆的预测预报方法及防治措施,并在现场进行了工业性试验。现场应用表明,利用电磁辐射法对岩爆的危险性进行评价及预测预报、爆破卸压措施防治岩爆发生是可行的、有效的。     

高地应力隧道卸压爆破本构方程研究

为降低高地应力对工程建设和运营的不良影响,根据工程实践以及相关学者的研究经验,通过理论推导得出了卸压爆破本构方程。将卸压爆破本构方程编成计算机语言在Matlab计算软件计算,分析计算结果得出:卸压爆破的卸压区域不超过震动区半径(2.73 m),在2倍裂隙区半径(1.60 m)处卸压效果发生突变。     

矿山岩爆防治机理及方法研究综述

岩爆是处于高应力或极限平衡状态下的硬脆性岩体,在开挖等工程活动扰动下,其储存的弹性应变能突然、猛烈释放的一种动力破坏,是在其内因和外因共同作用下形成的。矿山由于其开采的独特性,其岩爆防治方法不完全等同于隧道岩爆。针对目前岩爆防治机理的研究侧重于如何减小岩体所处的应力环境、减缓并控制能量释放率,监测方法侧重于微震监测的发展趋势,综合研究分析当前隧道、矿山常用的岩爆防治机理和方法,指出矿山岩爆首先基于设计预防,巷道、硐室可根据岩爆程度分别采用柔性支护、钻孔卸压、爆破卸压等防治方法,采场岩爆可根据不同情况采用充填法、崩落法、改变回采顺序等防治方法。     

应力松弛岩爆试验及演化模型研究

针对硬岩应力松弛特性及岩爆研究的不足,对具有岩 爆倾向性的辉长岩开展了单轴压缩应力松弛岩爆试验,得出 了两类应力松弛规律和岩爆演化过程,建立了应力松弛模 型,定义了应力松弛损伤变量,分析了应力松弛岩爆过程与 机理。结果表明,应力松弛岩爆过程可分为两类:第一类经 过迅速衰减、逐渐衰减和稳定3个演化阶段,此类可能发生 轻微到中等的局部岩爆,且集中在衰减阶段出现,最终趋于 稳定;第二类经过逐渐衰减、迅速衰减和丧失3个演化阶段, 全过程均伴随有轻微到中等岩爆发生,最终发生强岩爆或整 体爆裂。整个应力松弛岩爆经历了裂纹萌生、扩展、贯通、爆 开、颗粒和岩片弹射等复杂过程,直至最终发生整体爆裂。 分数阶模型能较好反映第一类松弛演化阶段,其对预测分析 符合此应力松弛规律的轻微到中等岩爆是适合的,但不能反 映第二类松弛岩爆演化过程。依据定义的应力松弛损伤变 量,第一类应力松弛岩爆过程经过加速损伤、缓慢损伤和稳 定3个演化阶段,第二类经过缓慢损伤、加速损伤和失稳岩 爆3个演化阶段。研究结果对岩爆机理、预测预警及硬岩长 期稳定性分析等具有很好的指导作用。     

深部开采高地应力区钻孔卸压数值模拟及应用

为防治三山岛金矿深部开采高应力作用下诱发的岩爆灾害,设计卸压钻孔方案减小水平地应力对围岩的影响。运用FLAC3D建立深部高应力巷道钻孔卸压的数值模型,分析了巷道钻孔卸压过程中采场周围岩体的应力和弹性应变能的变化。结果显示:钻孔卸压后,巷道水平和垂直方向最大应力有效转移,使巷道顶板和两帮应力均有显著下降,巷道围岩整体变形量减小,对缓解岩爆等地压灾害具有明显效果。现场布设的围岩应力监测系统显示,随着卸压钻孔的推进,围岩应力明显减小,证实钻孔卸压方案达到了卸压效果,提高了围岩稳定性。     

深部高应力冲击危险性厚煤层冲击地压防治技术

通过前期研究,龙家堡煤矿冲击地压发生的主要原因为煤层具有冲击倾向性、采深大、水平应力高、断层活化和煤柱留设不合理。针对这一条件,认为顶板卸压不能显著降低冲击危险,设计了以煤层卸压爆破为主的卸压方案,并采用PASAT-M弹性波CT探测系统对合理的爆破孔长度进行了分析,确定了爆破孔长度为20m。通过钻屑法和煤体应力监测验证了煤层卸压爆破具有良好的煤层卸压效果。     

深部巷道岩爆预测及防治技术

通过对平煤集团十二矿发生岩爆的统计分析、电磁辐射法预测预报岩爆危险性可行性、爆破卸压解危措施效果等多方面的研究，提出了岩爆的预测预报方法及防治措施，并在现场进行了工业性试验。     

基于岩爆发生条件的原岩应力反分析方法

岩体中存在大量的微裂纹,岩爆发生时,塑性损伤区内微裂纹扩展生成宏观裂隙,从而有岩块脱离并崩出。通过测定崩出岩块的厚度,估算出塑性损伤区深度。统计多个巷道发生岩爆时崩落最大岩块厚度、巷道半径和塑性区半径,得到崩落岩块厚度与塑性损伤区深度的比值k0的关系式。根据损伤力学和极值点失稳理论,对圆形洞室岩爆进行解析分析,进而对岩爆的解析解做了进一步简化,可通过简单的测量岩爆时巷道半径,岩石的相关参数,快速反算出原岩应力的大小,从而形成一种新的原岩应力反分析方法。此方法计算岩爆远场应力值与已有原岩应力实测值基本一致,对发生岩爆的远场应力分析具有参考价值。     

下伏高应力巷道支护体系受力分析探究

本文针对晋煤集团凤凰山矿154313工作面盘区应力分布情况,通过围岩变形机理分析、现场实测数据分析、数值模拟及现场实施验证等方法,得出了工作面支架额定阻力与顶板来压的对应关系,为今后工作面掘进巷道的支护和回采支架的选型及步距控制提供了参考依据。     

热应力作用下有效应力对原煤渗透特性的影响

利用重庆大学自行研制的煤岩热流固耦合实验系统(THM-2),进行不同应力阶段、不同瓦斯压力和不同温度条件下的三轴加载渗流试验,探讨基于热应力作用下的有效应力对煤岩渗透率的影响。结果表明:3种应力阶段下,煤岩渗透率均随着温度的升高逐渐降低,但温度升高,渗透率的减小速率则逐渐降低;围压和轴压对煤岩的裂隙发展起到抑制阻碍作用,从而使渗透率的减小速率逐渐降低;基于热应力作用下的渗透率与有效应力关系表达式计算结果与试验结果吻合较好,可以很好的反映煤样渗透率。     

水平构造应力影响下采场端部应力分析

基于Westergaard应力函数求解采场端部应力分量的基础,考虑水平构造应力的影响,对应力函数进行修正,求解出最大最小主应力,并对修正前后的最大主应力进行比较分析。结果表明:平面应力状态下,由于构造应力的作用,最大主应力在与煤壁呈一定角度的位置应力集中明显,且沿煤壁水平方向出现一定程度的应力增大,而采空区方向应力卸压程度略微增大。因此,水平构造应力小于远场垂直应力的情况下,采场端部沿煤壁方向一定程度的应力增加,增大了底板破坏深度,使得煤层底板突水的危险性相应增加,为底板突水预测研究提供一定的依据。     

地应力分布规律及其与地质构造运动的关系

平顶山矿区东部,地质构造复杂,煤岩动力灾害严重,通过矿区地质资料,分析了矿区地质构造运动。根据实测地应力数据,分析矿区所属的应力场类型,总结了矿区东部地应力分布规律,讨论了地应力与矿区构造运动的关系。     

影响应力解除法测量煤矿地应力精度的因素研究

根据在多个矿区的实测经验总结分析了影响应力解除法测量地应力精度的因素,并在张集煤矿进行了地应力测量。研究结果表明,地应力测量前应充分考虑各种因素对测试结果的影响,如测点位置的选择和围岩的性质,钻孔过程中岩芯断裂的影响、钻头高速转动对地应力数值的影响、小孔同轴度及成孔质量的影响。通过在张集煤矿进行试验巷道的地应力测量,得到巷道同一水平六号钻场最大水平主应力为37.10MPa,方位角为104.0?;七号钻场最大水平主应力为31.33MPa,方位角为112.5?,指导了巷道的走向及支护参数的设定,减轻了巷道支护难度,加快了巷道掘进速度。     

不同地应力条件下U型钢支架受力变形分析及模拟研究

根据现有普通U型钢可缩性支架的特点,设计了封闭型U型钢可缩性支架。通过应力分析,对不同深度条件下U型钢局部变形量进行比较,得出大采深矿井U型钢支护时,应力主要集中在柱腿部分。通过普通U型钢可缩性支架和封闭型U型钢可缩性支架在不同深度地应力条件的数值模拟分析,得出封闭型U型钢可缩性支架的支撑效果明显优于普通U型钢可缩性支架,其性能明显优于普通U型钢可缩性支架。     

铜山铜矿原岩应力场应力边界法拟合研究

基于铜山铜矿地质、地形条件,建立了矿区三维有限元计算模型,借助FLAC3D软件和地应力实测资料,基于应力边界法对铜山铜矿三维初始地应力场进行了拟合,得到的地应力场模拟值与实测值相近,实测点处最大主应力、最小主应力、中间主应力与实测值分别相差0.90,.3,0.2 MPa。分析得知,铜山铜矿原岩应力属构造应力场型。     

基于应力解除理论的三维采动应力测量模拟分析

为更好测量采动围岩三维应力大小,较全面获得巷道开挖过程中的采动围岩三维应力张量变化情况,采用应力解除理论方法监测采动应力,通过ANSYS建模对真实巷道工作面开挖推进中测点采动应力钻孔测量进行有限元模拟。得出测点在巷道开挖推进过程中三维采动应力变化分布情况,并分析应力解除法理论模型应用于原岩应力与采动应力测量不同时段误差情况,得出采动开挖阶段,受应力分布差异,误差较大,并具有一定规律性。     

喷涂的残余应力分析

残余应力对涂层使用性能、结合强度和内聚强度具有很大影响,是涂层产生裂纹或脱落的主要根源。在涂层中如存在压缩残余应力,一般有利于涂层结合强度的提高,但当其值太大时,由于稳定性丧失,也会引起涂层脱落,使用经验表明,残余应力对涂层使用性能的影响总的讲是负面的。针对喷涂的残余应力进行了分析,并给出了消除或降低残余应力的措施。     

轮胎机械手动态应力仿真研究

为准确计算轮胎机械手连杆机构的受力,采用ANSYS和ADAMS软件对其进行了刚-柔耦合仿真。首先在ADAMS中进行刚-柔耦合分析,导出ANSYS所需要的载荷文件,将载荷文件导入到ANSYS中对连接杆进行运动过程中的动态应力分析,为连接杆结构的进一步改进提供依据。